在对微观粒子的研究中,对带电粒子运动的控制是一项重要的技术要求,设置适当的电场和磁场实现这种要求是可行的做法.如图甲所示的xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度E和磁感应强度B随时间t作周期性变化的图像如图乙所示.x轴正方向为E的正方向,垂直纸面向里为B的正方向.若在坐标原点O处有一粒子P,其质量和电荷量分别为m和+q. (不计粒子的重力,不计由于电场、磁场突变带来的其它效应).在 0.5t0时刻释放P,它恰能沿一定轨道做往复运动.
(1)求P在磁场中运动时速度的大小;
(2)若,求粒子第一次回到出发点所通过的路程;
(3)若在t′ (0<t′<0.5t0)时刻释放P,求粒子P速度为零时的坐标.
如图所示,光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置,其间距d=1.0m,右端通过导线与阻值R=2.0Ω的电阻相连,在正方形区域CDGH内有竖直向下的匀强磁场. 一质量m=100g、阻值r=0.5Ω的金属棒,在与金属棒垂直、大小为F=0.2N的水平恒力作用下,从CH左侧x=1.0m处由静止开始运动,刚进入磁场区域时恰好做匀速直线运动. 不考虑导轨电阻,金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触. 求:
(1)匀强磁场磁感应强度B的大小;
(2)金属棒穿过磁场区域的过程中电阻R所产生的焦耳热;
(3)其它条件不变,如果金属棒进入磁场时立即撤掉恒力F,试讨论金属棒是否能越过磁场区域并简要说明理由.
如图所示,平行板电容器与电源相连,两极板A和B竖直放置,相距为d. 在两极板的中央位置,用长为L的绝缘细线悬挂一个质量为m,电荷量为q的小球.小球静止在A点,此时细线与竖直方向成θ角. 已知电容器的电容为C,重力加速度大小为g.求:
(1)平行板电容器两极板间的电场强度大小;
(2)电容器极板上所带电荷量Q;
(3)将小球从悬点正下方O点(细线处于张紧状态)由静止释放,小球运动到A点时的速度.
如图所示,竖直平面内的光滑弧形轨道的底端恰好与光滑水平面相切。质量M=2.0kg的小物块B静止在水平面上。质量m=1.0kg的小物块A从距离水平面高h=1.8m的P点沿轨道从静止开始下滑,经过弧形轨道的最低点Q滑上水平面与B相碰,碰后两个物体以共同速度运动。取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)A经过Q点时速度的大小;
(2)A与B碰后速度的大小;
(3)碰撞过程中A、B组成的系统损失的机械能ΔE。
如图所示,质量m=2kg的物体静置于高h=1.25m的水平台面上,物体与台面间的动摩擦因数μ=0.2. 现给物体施加与水平方向成37º角,大小为10N的外力F,物体从静止开始加速运动,经1s撤掉外力F。物体又经0.3s冲出平台,最终落在水平地面上. 不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,已知sin37º =0.6,cos37º=0.8. 求:
(1)撤外力F瞬间物体速度的大小;
(2)物体在平台上通过的总路程;
(3)物体落地点距平台底端的水平距离.
利用如图所示的电路测量一个满偏电流Ig = 200μA的电流表的内阻。图中的R为电位器(一种旋转滑动的变阻器),R′ 为电阻箱. 实验时要进行的步骤有:
A.将R的阻值调到最大
B.合上开关S1
C.调整R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度
D.合上开关S2
E.调整R′ 的阻值,使电流表指针偏转到是满刻度的一半
F.记下R′ 的阻值
①在上述步骤中,若记下的R′= 500Ω,则电流表的内阻rg = Ω.
②甲同学将此电流表改装为量程是3V的电压表。需给电流表 (“串联”或“并联”)一个值阻为 Ω的电阻. 甲同学利用改装后的电表测量某电路元件两端的电压,发现指针偏转如图甲所示,则待测元件两端的电压为 V.
③乙同学利用如图乙所示的电路将该电流表改装成欧姆表。电路中电源电动势为1.5V,电源内阻忽略不计,则刻度盘100μA处应标注的电阻值为 Ω.